2008 yılından bu yana bölümün başkanlığını Reznik Sergey Vasilyeviç, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Fahri Çalışan daha yüksek mesleki Eğitim RF.

CM'nin özelliklerinden biri de tasarım ve üretim teknolojisinden ayrı düşünülemeyecek olmasıdır. Roket ve uzay teknolojisinin gelişiminin mevcut aşamasında, uzay aracı kullanımının kilit rol oynayacağı çeşitli alanlar ayırt edilmektedir: konuşlandırılabilir uzay yapıları (antenler, enerji santralleri, büyük hacimli yapılar), roket kafası kaportaları, yeniden kullanılabilir uzay araçları , doğrudan akışlı hava jeti motorlu hipersonik uçak.

Gücün yaratılmasında yeni bir kelime uzay yapıları KM'den yapılmış çelik hasır kabuklar (Şekil 3-6). Bu tür yapıların üretimine yönelik teori ve teknoloji, Corr'un rehberliğinde TsNIISM'de geliştirilmektedir. RAS V. V. Vasiliev, meslektaşları A. F. Razin, V. A. Bunakov ve diğerleri.

Pirinç. 3 Proton-M fırlatma aracının kompozit ağ bölmesi

Pirinç. 4 Kompozit Mesh Adaptörü yük

Pirinç. 5 Kompozit ağ Basit yapı"Express" serisinin uzay aracının gövdeleri

Pirinç. Konuşlandırılabilir bir uzay anteninin 6 kompozit örgü teli

Nesneler bilimsel araştırma profesörler A. M. Dumansky, G. V. Malysheva, P. V. Prosuntsov, S. V. Reznik, M. Yu. Rusin, B. I. Semenov, O. V. Tatarnikov, V. P. Timoshenko yapay Dünya uydularının düğümleri, birimleri ve bölmeleri, gezegen ve yörünge istasyonları, uzay antenleri, turist sınıfı yeniden kullanılabilir uzay aracı, çeşitli roketler, motorlar. Özellik bu çalışmalar hesaplamalı ve fiziksel deneylerin bir kombinasyonudur (Şekil 7-9).

Pirinç. Karbon fiberden yapılmış yerleşik ayna alanı antenlerinin 7 ultra hafif reflektörleri

Pirinç. 8 Yerleşik reflektör uzay anteninin reflektörünün sıcaklık durumunun matematiksel modellemesinin sonuçları

Pirinç. 9 Yeniden kullanılabilir uzay aracı "Sivka"nın öğrenci projesi (proje ilk bilim adamı-kozmonot Profesör K. P. Feoktistov tarafından başlatıldı ve SM-1 ve SM-13 bölümlerinin öğrencileri tarafından geliştirildi)

PJSC RSC Energia im. ile yapılan Ar-Ge çalışmaları kapsamında. S.P. Korolev”, “CAR” paketinin sonlu elemanlar analiz programları yardımıyla, gelecek vaat eden bir sabit iletişim uydusunun 14 m çapındaki anten reflektörünün kompozit yapısının ince duvarlı elemanlarındaki sıcaklık alanları, gerilmeler ve deformasyonlar incelenmiştir. okudu. Elde edilen sonuçlar, Alenia Spazio'dan İtalyan uzmanların Avrupa Uzay Ajansı ESATAN ve EASARAD bilgisayar programlarını kullanarak gerçekleştirdiği bağımsız hesaplamaların sonuçlarının yanı sıra Avrupa Uzay Araştırma ve Teknoloji Merkezi'ndeki termal testler sırasında elde edilen verilerle de uyumludur. Hollanda'nın Noordwijk şehrinde.

Başarıyla tamamlanan projeler arasında, ONPP Tekhnologiya im'deki test tezgahlarının ve kurulumlarının tasarımı ve hata ayıklamasına katılım yer almaktadır. A. G. Romashina. İle başvuru şartları JSC "Composite", üretim teknolojilerinin geliştirilmesi ve karbon özelliklerinin kapsamlı bir çalışması üzerine bir dizi araştırma ve geliştirme çalışması gerçekleştirdi. seramik malzemeler. 2011 yılından bu yana, REC "Yeni Malzemeler, Kompozitler ve Nanoteknolojiler" topluluğunda toplam hacmi yaklaşık 300 milyon ruble olan birçok büyük proje hayata geçirildi.

15 yıl boyunca bölüm profesörlerinin bilimsel rehberliğinde 25 aday ve 3 doktora tezi savunuldu. 5 RFBR hibesi kapsamındaki araştırmaya öğretmenler, yüksek lisans öğrencileri ve bölüm öğrencileri katıldı.

Bölüm öğrencileri her yıl SNTO'nun adını taşıyan konferansında 12-15 rapor sunmaktadır. N. E. Zhukovsky.

Bölüm mezunları, modern bir mühendisin bilimsel araştırma yapması ve yeni teknoloji üretmesi için gerekli olan bilgi, beceri ve yetenekleri kazanırlar. Eğitim sürecinin teorik temeli matematik ve doğa bilimleri döngüsünün disiplinleridir - yüksek Matematik, kimya, fizik, teorik mekanik, termodinamik ve ısı transferi. Arasında özel disiplinler- "Temel bilgiler fiziksel kimya kompozitler", " Yapı mekaniği kompozit yapılar”, “Kompozit ortam mekaniği”, “Kompozit yapıların ve teknolojilerin optimizasyonu”, “Roket ve uzay teknolojisinin temelleri”. Müfredat, kompozit yapıların bilgisayar destekli tasarımı, üretimi ve test edilmesi yöntemlerinin incelenmesini sağlar. farklı kombinasyon dolgular ve matrisler. İÇİNDE son yıllar müfredat yeni disiplinleri içeriyor: "Uzay Aracı Nano Mühendisliği", "Yenilikçi Bir Ortam Oluşturma Yöntemleri", " Teknik eğitim Rusya'daki hiçbir üniversitede bulunmayan uzay gezileri”, “Yeniden kullanılabilir uzay aracı teknolojisi”.

Sergi salonunda benzersiz malzeme örnekleri ve tam ölçekli yapılar (Buran uzay aracının kanat kenarı elemanı, Bor uzay aracının burun kaportası, Proton fırlatma aracının ağ adaptörleri, itici gaz bileşenleri tedarik etmek için boru hatları, sıkıştırılmış gaz silindirleri, roket burnu kaportaları S-300, Kh-35, nozül blokları, tamir yapıştırıcı kitleri vb.). Bakanlık merkezi oluşturdu Bilişim Teknolojileri modern bilgisayar teknolojisiyle donatılmış tasarım.

Bölümde Belarus, Bulgaristan, Vietnam, Hindistan, İtalya, Kazakistan, Çin, Kore, Myanmar, Slovakya, Fransa'dan öğrenciler ile Belarus, Vietnam, Kazakistan, Çin, Myanmar'dan yüksek lisans öğrencileri eğitim görmektedir. Bir dizi yabancı üniversiteyle ilişkiler kurulmuştur: Ljubljana Üniversitesi (Slovenya), Glyndora Üniversitesi (Wrexham, İngiltere), Ecole Polytechnic (Leon, Fransa), Pekin Teknoloji Enstitüsü (Üniversite), Harbin Politeknik Üniversitesi (Çin), adını Ulusal Havacılık ve Uzay Üniversitesi'nden almaktadır. N. E. Zhukovsky (KhAI), Kharkiv, Ukrayna vb. Isı ve Kütle Transferi Enstitüsü ile verimli ortaklıklar sürdürülmektedir. A. V. Lykova Belarus Ulusal Bilimler Akademisi, Minsk.

Bölüm personeli uluslararası bilimsel konferans ve sempozyumların organizatörüdür: “Malzemeler ve kaplamalar aşırı koşullar"(Ukrayna Ulusal Bilimler Akademisi I. N. Frantsevich Malzeme Bilimi Enstitüsü ile birlikte, Katsiveli köyü, Kırım, 2002–2012'de 6 konferans), "İleri Kompozit Malzemeler ve Havacılık ve Uzay Teknolojileri" (Wrexham, Galler, Birleşik Krallık, her yıl 2011'de) –2015), “İleri Düzey teknik sistemler ve Teknoloji” (Sevastopol, 2005’ten bu yana her yıl), “Roket ve Uzay Teknolojisi: Temel ve Uygulamalı Sorunlar” (Moskova, 1998–2018'de 5 konferans).

2000–2005 yıllarında INTAS 00-0652 uluslararası projesi çerçevesinde. Gelecek vaat eden yeniden kullanılabilir uzay araçları için ısı koruma malzemeleri alanında Belarus, Almanya, İspanya ve Fransa'dan uzmanlarla ortak araştırmalar gerçekleştirdi ve sonuçları dünya standartlarında oldu.

Bölüm 2002-2008 yılında düzenlenmiştir. neden olmuş Bulanov İgor Mihayloviç(1941–2008), Moskova Devlet Teknik Üniversitesi Rektör Yardımcısı N. E. Bauman, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Hükümeti Ödülü Sahibi, Rusya Federasyonu Yüksek Mesleki Eğitim Onursal Çalışanı, tam üye Rus Akademisi Doğa Bilimleri ve Rusya Kozmonot Akademisi. K. E. Tsiolkovsky. 2008 yılından bu yana bölümün başkanlığını Reznik Sergey Vasilyeviç, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Yüksek Mesleki Eğitim Fahri Çalışanı.

Bölüm, 2002 yılında geniş kullanım alanına sahip roket ve uzay araçlarının tasarımı, üretimi ve test edilmesi alanında uzman yetiştirmek üzere organize edilmiştir. kompozit malzemeler(KM), en zor koşullarda çalışabilen (son derece yüksek / Düşük sıcaklık vakum, yüksek basınçlar, kimyasal olarak aktif ortam, aşındırıcı parçacıkların akışı vb.).

MSTU bilimsel okulunun oluşumu ve gelişimi. Uzay aracı alanındaki N. E. Bauman, roket ve uzay teknolojisinin gelişim tarihi ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Bu tarihin parlak sayfaları, birçoğu üniversitemizden mezun olan sanayi, akademik bilim ve yüksek öğrenim çalışanlarının yakın işbirliğinin sonucudur. Bilimsel okulun bir özelliği mekanik, termal fizik, malzeme bilimi ve en son teknolojiler alanındaki ileri araştırmaların birleşimidir.

1940'ların sonunda, S.P. Korolev başkanlığındaki ilk yerli uzun menzilli güdümlü balistik füzelerin (URBRDD) tasarımcıları, füze savaş başlıklarının atmosferik giriş sırasında aerodinamik ısınmadan termal olarak korunması sorunuyla karşı karşıya kaldı. MVTU mezunları. N. E. Bauman - NII-88 çalışanları V. N. Iordansky, G. G. Konradi, OKB-1'den (A. A. Severov ve diğerleri) ve VIAM'dan (A. T. Tumanov ve diğerleri) malzeme bilimci arkadaşlarıyla birlikte dünyada ilk kez bu sorunu uygulayarak çözdüler. R-5 (8K51) roketinin kafasındaki KM polimerinin (asboplastik) aşındırıcı kaplaması. "Termal bariyeri" aşmaya yönelik bu yaklaşım daha sonra insanlı iniş araçlarının tasarımlarında başarıyla uygulandı. uzay gemileri"Vostok", "Voskhod", "Soyuz", "Zenith", "Zond", "Venüs" ve "Mars" gibi otomatik uzay araçları (SC), katı yakıtlı roket motorları ve güç alanındaki benzer uygulamalar için ana çözüm haline gelmiştir. bitkiler. CM kullanımıyla termal koruma konularının derinlemesine incelenmesi, üniversitemiz I. S. Epifanovskiy, V. V. Gorsky, D. S. Mikhatulin, Corr profesörlerinin çalışmalarına yansımıştır. RAS Yu.V. Polezhaeva, akad. RAS S. T. Surzhikova.

1960'lı ve 1980'li yıllarda SSCB, katı yakıtlı UBRDD'li mobil ve silo füze sistemlerinin oluşturulmasında benzeri görülmemiş karmaşıklık sorunlarını çözdü. Kompozit kompozit geliştirmeye ihtiyaç vardı katı yakıtlar ve fiberglastan yapılmış bir roket motoru mahfazasının büyük boyutlu silindirik kabuklarını ve daha sonra organoplastikten yapılmış "koza" tipi kabukları sarmak için teknolojiler. Bu yöndeki öncüler arasında - baş tasarımcı OKB-1, 8K95 ve 8K98 füzelerinin tasarımını başlatan akademisyen S.P. Korolev ve katı yakıtlı roketler alanında tanınmış bir bilim adamı Yu.A. Pobedonostsev. Moskova Devlet Teknik Üniversitesi mezununun rehberliğinde. TsKB-7 (KB Arsenal) P. A. Tyurin'in baş tasarımcısı N. E. Bauman, 1960'ların başında, 8K96 orta menzilli füzeye sahip ilk mobil füze sistemi RT-15 tasarlandı, savaş görevinde olan kıtalararası balistik füze 8K98P , 1971–1994'te Stratejik Füze Kuvvetlerinde geliştirildi (Şekil 1).

Pirinç. 1. Katı yakıtla çalışan ilk yerli kıtalararası balistik füze 8K98P'nin %90'ı kompozitlerden (motorlar, savaş başlığı, karışık yakıtlar) oluşuyor. Roket MVTU mezunlarının rehberliğinde oluşturuldu. N. E. Bauman - S. P. Korolev ve P. A. Tyurin. OAO Motovilikhinskiye Zavody Müzesi, Perm

MIT B. N. Lagutin ve Yu. S. Solomonov'un genel tasarımcıları RT-2PM "Topol" ve RT-2PM2 "Topol-M" modern füze sistemlerinin oluşturulmasına olağanüstü bir katkı yaptı. Son yıllarda MIT, en son kıtalararası balistik füzeler kompleksler "Yars" ve R-30 "Bulava".

Temp-2S, Pioneer, Topol ve diğer mobil füze sistemlerinin ayrılmaz bir parçası, CM'den yapılmış taşıma ve fırlatma konteynerleri haline geldi (Şekil 2). Roket motoru kasalarının ve taşıma-fırlatma konteynerlerinin kompozit kabuklarının sarılmasına yönelik teknolojilerin araştırılmasında ve uygulanmasında, Moskova Devlet Teknik Üniversitesi mezununun rolü. N. E. Bauman baş tasarımcısı ve TsNIISM'in yöneticisi, ilgili üye. RAS V. D. Protasov, meslektaşları ve takipçileri V. I. Smyslov, V. A. Barynin, A. A. Kulkov, A. B. Mitkevich ve diğerleri.

Pirinç. 2. 15Zh55 roketli mobil kara füze sistemi "Topol-M": roket ve taşıma ve fırlatma konteyneri kompozitlerden yapılmıştır

V.I. Feodosyev ve E.A. gibi bir dizi önde gelen bilim adamı ve eğitimcinin geniş görüşleri sayesinde. M-1 (şimdi SM-1) ve M-8 (şimdi SM-12) departmanlarındaki N. E. Bauman teslim edildi Eğitim Kursları kompozit yapıların tasarım, üretim ve test özelliklerini yansıtır. 1986 yılında, SSCB Genel Makine Mühendisliği Bakanlığı Koleji, Moskova Yüksek Teknik Okulu'nda yeni bir "Kompozit malzemelerden ürünlerin tasarımı ve üretimi" uzmanlığının açılmasının uygunluğuna karar verdi. Bir değil üç öğrenci grubunun aynı anda işe alınması düzenlendi. Moskova Bölgesi, Dmitrovsky Bölgesi, Orevo köyündeki Eğitim ve Deney Merkezinde (şimdi N.E. Bauman Moskova Devlet Teknik Üniversitesi'nin Dmitrovsky şubesi) modern bir test üssünün oluşturulmasına büyük önem verildi.

A. K. Dobrovolsky, S. S. Lenkov, I. M. Bulanov, M. A. Komkov, V. M. Kuznetsov, G. E. Nekhoroshikh, V. A. Shishatsky, teknoloji alanında yeni bir yönün meraklıları oldu. Öğrenciler, N. A. Alfutov, P. A. Zinoviev, B. G. Popov, V. I. Usyukin'in rehberliğinde kompozit yapıların mukavemetini hesaplama yöntemlerinde uzmanlaştılar. Kompozit yapıların termal ve ısıl mukavemet hesaplamalarının özellikleri V. S. Zarubin, V. N. Eliseev, S. V. Reznik'in derslerinde ele alınmıştır. G. B. Sinyarev'in öncülüğünde, birçok hükmü Orevo köyündeki yeni test tezgahlarında yapılan deneylerin sonuçlarına dayanan kompozit yapıların termal test teorisi geliştirildi.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlanan http://allbest.ru

Rapor

Kompozit malzemeler V uçak

giriiş

Modern roket ve uzay teknolojisi, polimer kompozit malzemeler olmadan düşünülemez. Uzay araştırma araçları geliştirilirken, uzay uçuşlarının yüklerine (yüksek sıcaklıklar ve basınçlar, fırlatma aşamasındaki titreşim yükleri, uzayın düşük sıcaklıkları, derin vakum, radyasyona maruz kalma, mikropartiküllere maruz kalma vb.) dayanması gereken yeni malzemeler gereklidir. , buna sahip olmak oldukça düşük bir ağırlıktır. Kompozit malzemeler tüm bu gereksinimleri karşılamaktadır. Kompozit malzemeler uçak yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır ve uzay teknolojisi iyi ağırlıkları nedeniyle ve mekanik karakteristiği Yüksek sıcaklıklarda çalışan hafif ve dayanıklı yapılar oluşturmanıza olanak tanır.

1. Kompozit malzeme kavramı ve roket biliminde uygulaması

Günümüzde kompozitler uçak ve roketçilikte en popüler ve yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Bu malzemelerin birçoğu en uygun olanlardan daha hafif ve daha güçlüdür. fiziki ozellikleri metal (alüminyum ve titanyum) alaşımları. Çoğu kompozitte (katmanlı olanlar hariç), bileşenler bir matrise (veya bağlayıcıya) ve bunun içinde bulunan takviye elemanlarına (veya dolgu maddelerine) bölünebilir. Yapısal amaçlı kompozitlerde, takviye elemanları genellikle malzemenin gerekli mekanik özelliklerini (mukavemet, sertlik vb.) ortak çalışma takviye elemanları ve bunların korunması mekanik hasar ve agresif kimyasal ortam. Takviye elemanları ve matris birleştirildiğinde, yalnızca yansıtan bir dizi özelliğe sahip bir bileşim oluşturulur. başlangıç ​​özellikleri bileşenlerini değil, aynı zamanda bireysel bileşenlerin sahip olmadığı yeni özellikleri de içerir.

Kompozit malzemelerin kullanılması, bir ürünün (roket, uzay aracı) ağırlığının, yapı tipine bağlı olarak %10...50 oranında azaltılmasını ve buna bağlı olarak güvenilirliği artırırken yakıt tüketimini azaltmayı mümkün kılar. Plastik (polimer) tabanın cam, Kevlar veya karbon ipliklerle güçlendirildiği kompozit malzemeler de oluşturulmuştur. Kompozit malzemeler, yüksek sıcaklıklarda çalışan hafif ve güçlü yapılar oluşturmayı mümkün kılan iyi ağırlıkları ve mekanik özellikleri nedeniyle uçak ve uzay mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ağırlığın azaltılması, uzay aracı tasarımında en önemli önceliktir. İnce duvarlı kabuklar alanındaki birçok ilerleme, kökenlerini bu gereksinime borçludur. Bu tasarımın tipik örnekleri Atlas sıvı yakıtlı fırlatma aracı ve katı yakıtlı roket tasarımıdır. Atlas için özel bir süperşarjlı monokok kabuk oluşturuldu. Katı yakıtlı motora sahip bir roket, katı yakıt yükü formundaki bir mandrelin etrafına bir cam ipliğin sarılması ve yara tabakasının vulkanizasyondan sonra sertleşen özel bir reçine ile emprenye edilmesiyle elde edilir. Bu teknoloji ile hem uçağın taşıyıcı kabuğu hem de nozullu roket motoru aynı anda elde ediliyor. Modern kompozit malzemelerin kullanımıyla, geri döndürülebilir uzay aracı, ısıyı koruyan bir malzeme tabakasıyla kaplanmış koni biçimli bir kabukla tasarlandı; yüksek sıcaklıklar, yapıyı soğutur.

Bir diğer önemli bir örnek kompozit malzemelerin kullanımı - Dünya atmosferinde hipersonik hızlarda (5 Mach veya 6000 km/saatten fazla) uçabilen Shuttle yörüngesel uzay aracı. Aparatın kanatları çok direkli bir çerçeveye sahiptir; güçlendirilmiş kokpit monokok, kanatlar gibi, malzemeden yapılmıştır alüminyum alaşım. Kargo bölümünün kapıları grafit-epoksi kompozit malzemeden yapılmıştır. Cihazın termal koruması birkaç bin akciğer tarafından sağlanmaktadır. seramik karolar yüzeyin bazı kısımlarını kaplayan, etkilenen büyük ısı akışları.

İçin uzay istasyonu Rus-Amerikan programına uygun olarak oluşturulan "Alfa", birçok yapısal eleman kompozit malzemelerden yapılmıştır: yüksek mukavemetli kafes çubuklar, paneller Solar paneller, basınçlı kaplar, "kuru" bölmeler, reflektörler vb.

Polimer kompozit malzemelerden yapılmış ve basınç altında çalışan hafif kaplar ve konteynerler roket ve uzay teknolojisinde başarıyla kullanılmaktadır. Oluşturuldu ve işletildi yakıt tankları pilotlar ve astronotlar için balonlar, roket motoru kasaları, basınç akümülatörleri, solunum silindirleri???. Organik ve cam elyafların kullanılması, yüksek ağırlık mükemmellik katsayısına sahip dayanıklı basınç silindirlerinin oluşturulmasını mümkün kılacaktır.

Şu anda karbon fiber takviyeli plastikler, yani havacılık ve roketçilikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon fiberlerle güçlendirilmiş polimerler.

Karbon fiberler ve kompozitleri koyu siyahlara mı sahip? özel elektrofiziksel özellikler (örneğin radar antenleri için) ve ayrıca ısı direnci ve termal iletkenlik gereksinimleri sağlayan, renk ve elektriği iyi iletir.

CFRP, roket burnu kaplamaları, maksimum aerodinamik yüklere maruz kalan yüksek hızlı uçak bileşenleri, roket motoru nozulları vb. yapmak için kullanılır. Ek olarak, grafitin katı bir yağlayıcı olması nedeniyle karbon fiber, yüksek hızlı uçaklar, uzay mekikleri ve yarış arabaları için fren balataları ve diskleri yapımında kullanılır. Karbon fiberden yapılmış anten yapılarının aynaları, uydular aracılığıyla iletişim sorunlarının çözümünde geniş uygulama alanı bulacaktır. 15 kg'a kadar kütle ile kullanımlarının en az 20 yıl hizmet ömrü ile 900 kgf'lik bir kopma yükü sağlayacağını dikkate almak önemlidir. Karbon fiberden yapılmış kahve malzemeleri (üç katmanlı) yük taşıyan elemanlar belirli çalışma koşulları altında tek katmanlı (monolitik) yapılara kıyasla yapılar ve belirli bir eleman kütlesi için yüklerdeki artış şunları sağlayacaktır: yapısal elemanın kütlesinde% 40...50 oranında bir azalma ve sertliğinde bir artış %60...80 oranında; güvenilirlikte %20...25 oranında artış ve artış Garanti süresi%60...70 oranında.

2. Kompozit malzemelerin geliştirilmesinde nanoteknolojinin uygulanması

NASA ve Johnson Uzay Merkezi ortak geliştirme ve uygulama konusunda anlaştı yüksek teknoloji ve özellikle uzay araştırmalarına yönelik nanoteknolojiler. NASA, uzay araçlarının geri çekilmesini basitleştirmeyi planlıyor ??? nanotüplere dayalı bir uzay asansörü kullanarak yörüngeye.

Nanotüpler yüksek sertlik ile karakterize edilir ve bu nedenle bunlara dayalı malzemeler çoğu modern havacılık malzemesinin yerini alabilir. Nanotüp bazlı kompozitler modern uzay araçlarının ağırlığını azaltacak??? neredeyse iki katı.

NASA araştırmacıları ve LiftPort Inc. büyük nesnelerin çıktısını basitleştirmeyi teklif edin ??? "uzay asansörü" dedikleri şeyi kullanarak yörüngeye. Uzay asansörü, bir ucu Dünya yüzeyine tutturulmuş, diğeri uzayda Dünya'nın yörüngesinde (100.000 km yükseklikte) bulunan bir şerittir. Bandın alt ucunun yer çekimi kuvveti, üst ucun merkezcil ivmesinin neden olduğu kuvvetle telafi edilir ve bant sürekli olarak gergin durumdadır.

Şeridin uzunluğunu değiştirerek farklı yörüngeler elde edilebilir. Uzay kapsülü faydalı mı? yük bant boyunca hareket edecektir. Son istasyonda gerekirse kapsül asansörden ayrılarak uzaya çıkıyor.

Bu durumda kapsülün hızı 11 km/s olacaktır. Bu hız, Mars ve diğer gezegenlere yolculuğa başlamaya yetecek. Yukarıdakilere dayanarak, kapsülü fırlatmanın maliyetinin yalnızca yörüngeye yolculuğunun başlangıcında olacağı sonucuna vardık. İniş gerçekleşecek Ters sipariş- İnişin sonunda kapsül, Dünya'nın yerçekimi alanı tarafından hızlandırılacaktır.

1991 yılında icat edilen tek duvarlı karbon nanotüpler, asansör kayışının temelini oluşturacak kadar güçlüdür.

Çelikten 100 kat daha güçlüdürler ve teorik olarak bir asansör inşa etmek için gerekenden 3-5 kat daha güçlüdürler.

1 m uzunluğunda ve 5 cm genişliğinde nanotüplerden oluşan bant yüksek mukavemete sahiptir. Kayış malzemesinin mukavemet/ağırlık oranı yüksek sertleştirilmiş çeliğe göre daha yüksektir.

Nanotüpler aynı zamanda nanoelektronik cihazların, süper güçlü bilgisayarların ve hafıza cihazlarının geliştirilmesinde de oldukça faydalı olacaktır.

3.Kendini iyileştiren kompozit malzemeler

kompozit roket bilimi yapısal malzemesi

Deneysel? yapısal? uzay aracı için malzeme gövdelerinin ömrünü iki katına çıkaracak. Çatlaklar ve küçük göçükler, yapısal mukavemette bir azalmaya neden olmadan, hızlı kürlenen özel bir bileşikle derhal doldurulacaktır.

Uzay aracı gövdeleri??? sürekli aşırı sıcaklıklara maruz kalır. Güneş ışınları Yüzeyi 100°C ve üstüne kadar ısıtabilir. Cihaz dünyanın gölgesine girdiğinde hızla soğumaya başlar. Basit bir dönüş bile cihazın yüzeyinde sabit sıcaklık dalgalanmalarına yol açar.

Sabit sıcaklık dalgalanmaları kasa malzemesinde gerilim oluşturur ve mikro çatlakların ortaya çıkmasına neden olur.

Kozmik erozyonun bir başka mekanizması da mikro meteorun etkileridir. Ciddi hasara neden olabilecek nesnelerden bahsetmiyoruz - bunlar son derece nadirdir. Ancak aynı zamanda kozmik toz parçacıkları ve bir milimetreden küçük uzay enkazı parçacıkları oldukça fazla sayıdadır ve saniyede onlarca kilometreye varan hızlarda yapıların kademeli olarak bozulmasına neden olur.

Yeni materyal geliştirildi mi? Avrupa Uzay Ajansı'nda artan stabilite Hasar durumunda kendi kendini onarabilme özelliği nedeniyle uzay erozyonu faktörlerine karşı koruma sağlar. Geliştiriciler bunu yaratırken, kanın pıhtılaşmasının etkisi nedeniyle canlı dokuların küçük yaraları kendi başlarına iyileştirme yeteneğinden ilham aldılar.

Doğru, kanın pıhtılaşması havanın etkisi altında meydana gelir, bu nedenle uzay teknolojisi için biraz farklı bir yaklaşımın kullanılması gerekiyordu. Dış çapı 60 mikron ve iç çapı 30 mikron olan en ince cam kapların çoğu kompozit malzemeye yerleştirildi.Kaplar, bileşenler gibi iki sıvıyla dolduruldu. epoksi reçine, karıştırıldığında hızla sertleşir. Çatlak oluştuğunda cam kaplar kırılır ve içerdikleri sıvılar çatlağı doldurur. İşlemin hızı, sıvıların uzay boşluğunda buharlaşmaya zamanı olmayacak şekildedir. Böylece çatlağın daha fazla yayılması anında durdurulur; bu, çatlağın kendisinden çok daha fazla hasara neden olan bir süreçtir.

Yeni malzemenin numuneleri vakum odasındaki ilk testleri başarıyla geçti. Başta güç ve termal stabilite olmak üzere çok sayıda test halen devam etmektedir. Bu yüzden pratik uygulama Uzay aracında kendi kendini onaran malzemelerin bundan en geç on yıl sonra olması beklenebilir. Ancak ESA zaten buna inanıyor yeni materyal Erozyonun sınırlayıcı bir faktör olduğu uzay araçlarının çalışma süresinin iki katına çıkarılmasına olanak tanıyacak.

Çözüm

Uygulamada görüldüğü gibi kompozit malzemeler, özelliklerine rağmen yüksek fiyatÜretimdeki karmaşıklık ve karmaşıklık, en çok kullanılan ve rahat malzemeler en doğru uygulama. Kompozit malzemeler, uçak ve uzay araçlarının tasarımında hayati önem taşıyan yapının düşük ağırlığının yanı sıra yüksek mukavemet ve aşınma direncine sahip yapılar sağlar. Ayrıca kompozit malzemeler makine mühendisliğinden tıbba kadar diğer alanlarda da daha az başarılı bir şekilde kullanılmamaktadır. İnsan faaliyetinin birçok alanında yeni ufuklar açacak olan benzersiz özelliklere sahip yeni kompozit malzemelerin yaratılmasında da geniş umutlar açılıyor.

Kaynakça

1. Kompozit malzemeler üzerine referans kitabı: 2 kitap halinde. Kitap 2 Ed. J. Lubina. - M.: Mühendislik, 1988

2. Zuev N.I., Golikovskaya K.F. - Dergi "Rusya Bilimler Akademisi Samara Bilim Merkezi Bildirileri" Sayı 4-2 / ​​​​Cilt 14 / 2012

3. Dergi" Gerçek sorunlar Havacılık ve Kozmonotik" Sayı No. 6 / Cilt 1 / 2010

4. Roket ve Uzay Cihaz Mühendisliğinde Kompozit Malzemeler Ed. Gardymova G.P. - St.Petersburg: SpetsLit, 1999

Allbest.ru'da barındırılıyor

Benzer Belgeler

Çeşitli uzay malzemeleri. Yeni sınıf yapısal malzemeler - metallerarası bileşikler. Uzay ve nanoteknoloji, nanotüplerin malzemelerin yapısındaki rolü. kendi kendini iyileştirme uzay malzemeleri. "Akıllı" uzay kompozitlerinin kullanımı.

rapor, 26.09.2009 eklendi


Genel bilgi Kompozit malzemeler hakkında. Sibunit gibi kompozit malzemelerin özellikleri. Bir dizi gözenekli karbon malzeme. Koruyucu ve radyo emici malzemeler. Fosfat-kalsiyum seramikleri kemik dokusu rejenerasyonu için bir biyopolimerdir.

özet, 05/13/2011 eklendi


Kompozit malzeme türleri: metal ve metal olmayan matrislerle, bunların Karşılaştırmalı özellikler ve uygulama özellikleri. Sınıflandırma, kompozit malzeme çeşitleri ve tanımı ekonomik verim her birinin uygulanması.

özet, 01/04/2011 eklendi


Kompozit malzemelerin sınıflandırılması, geometrik özellikleri ve özellikleri. Metallerin ve alaşımlarının, polimerlerin, seramik malzemelerin matris olarak kullanılması. Toz metalurjisinin özellikleri, manyetodielektriklerin özellikleri ve uygulamaları.

sunum, 14.10.2013 eklendi


Polimer kompozit malzeme kavramı. onlar için gereksinimler. Kompozitlerin uçak ve roket imalatında kullanımı, polyester fiberglasın otomotiv endüstrisinde kullanımı. Sert köpüklerden ürün elde etme yöntemleri.

özet, 25.03.2010 eklendi


Emek karnesi için normatif materyaller, uygulamaları. Düzenleyici materyallerin özü, çeşitliliği, gereksinimleri, gelişimi. Metodolojik hükümler Düzenleyici materyallerin geliştirilmesi için. Endüstri standartları. Çalışma standartlarının sınıflandırılması.

Özet, 05.10.2008'de eklendi


Kompozit malzemelerden ürün üretimi. hazırlık teknolojik süreçler. Takviye malzemesi miktarının hesaplanması. Teknolojik ekipmanların seçimi, çalışmaya hazırlanması. Parça zamanlarının şekillendirilmesi ve hesaplanması, yapının kalıplanması.

Dönem ödevi, eklendi: 26.10.2016


Polimer kompozit malzemelerin lazerle işlenmesine yönelik ilke ve teknolojilerin geliştirilmesi. Lazer kesim malzemelerine yönelik teknolojileri test etmek için fiber lazere dayalı bir lazer kurulumu örneğinin incelenmesi. Ekipmanın bileşimi, yayıcının seçimi.

Dönem ödevi, eklendi: 10/12/2013


Sıhhi sistem ve ekipmanların kurulum teknolojisi. Termoplastiklerden, çelikten ve dökme demir borular. Kompozit malzemelerin bileşimi, yapısı ve özellikleri. Drenajların, mahalle içi ve avlu gaz tüketim ağlarının montajı.

tez, 18.01.2014 eklendi


Kompozit malzemelerin yapısı. Dispersiyonla güçlendirilmiş alaşım sisteminin özellikleri ve özellikleri. Liflerle güçlendirilmiş malzemelerin uygulama kapsamı. Çeşitli geometrilerdeki parçacıklar ve yaşlanan nikel alaşımlarıyla güçlendirilmiş CM'nin uzun vadeli mukavemeti.

Bölüm 2002-2008 yılında düzenlenmiştir. neden olmuş Bulanov İgor Mihayloviç(1941–2008), Moskova Devlet Teknik Üniversitesi Rektör Yardımcısı N. E. Bauman, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Hükümeti Ödülü Sahibi, Rusya Federasyonu Yüksek Mesleki Eğitim Onursal Çalışanı, Rusya Doğa Bilimleri Akademisi ve Rusya Kozmonot Akademisi'nin tam üyesi. K. E. Tsiolkovsky. 2008 yılından bu yana bölümün başkanlığını Reznik Sergey Vasilyeviç, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Rusya Federasyonu Yüksek Mesleki Eğitim Fahri Çalışanı.

Bölüm, 2002 yılında, en zor koşullarda (aşırı yüksek/düşük sıcaklıklar, vakum, uzay araçları) çalışabilen kompozit malzemelerin (CM) geniş kullanımı ile roket ve uzay araçlarının tasarımı, üretimi ve test edilmesi alanında uzman yetiştirmek üzere organize edilmiştir. yüksek basınçlar, kimyasal olarak aktif ortamlar), aşındırıcı parçacıkların akışı vb.).

MSTU bilimsel okulunun oluşumu ve gelişimi. Uzay aracı alanındaki N. E. Bauman, roket ve uzay teknolojisinin gelişim tarihi ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Bu tarihin parlak sayfaları, birçoğu üniversitemizden mezun olan sanayi, akademik bilim ve yüksek öğrenim çalışanlarının yakın işbirliğinin sonucudur. Bilimsel okulun bir özelliği mekanik, termal fizik, malzeme bilimi ve en son teknolojiler alanındaki ileri araştırmaların birleşimidir.

1940'ların sonunda, S.P. Korolev başkanlığındaki ilk yerli uzun menzilli güdümlü balistik füzelerin (URBRDD) tasarımcıları, füze savaş başlıklarının atmosferik giriş sırasında aerodinamik ısınmadan termal olarak korunması sorunuyla karşı karşıya kaldı. MVTU mezunları. N. E. Bauman - NII-88 çalışanları V. N. Iordansky, G. G. Konradi, OKB-1'den (A. A. Severov ve diğerleri) ve VIAM'dan (A. T. Tumanov ve diğerleri) malzeme bilimci arkadaşlarıyla birlikte dünyada ilk kez bu sorunu uygulayarak çözdüler. R-5 (8K51) roketinin kafasındaki KM polimerinin (asboplastik) aşındırıcı kaplaması. "Termal bariyerin" üstesinden gelmeye yönelik bu yaklaşım daha sonra insanlı uzay aracı "Vostok", "Voskhod", "Soyuz", "Zenith", "Zond" tipi otomatik uzay aracının (SC) iniş araçlarının tasarımlarında başarıyla uygulandı. ", "Venüs" ve Mars, katı yakıtlı roket motorları ve enerji santrallerindeki benzer uygulamalar için omurga çözümü haline geldi. CM kullanımıyla termal koruma konularının derinlemesine incelenmesi, üniversitemiz I. S. Epifanovskiy, V. V. Gorsky, D. S. Mikhatulin, Corr profesörlerinin çalışmalarına yansımıştır. RAS Yu.V. Polezhaeva, akad. RAS S. T. Surzhikova.

1960'lı ve 1980'li yıllarda SSCB, katı yakıtlı UBRDD'li mobil ve silo füze sistemlerinin oluşturulmasında benzeri görülmemiş karmaşıklık sorunlarını çözdü. Fiberglastan yapılmış bir roket motoru mahfazasının büyük boyutlu silindirik kabuklarını ve daha sonra organoplastikten yapılmış "koza" tipi kabukları sarmak için kompozit karışık katı yakıtlar ve teknolojiler geliştirmeye ihtiyaç vardı. Bu yöndeki öncüler arasında OKB-1'in baş tasarımcısı, 8K95 ve 8K98 füzelerinin tasarımını başlatan akademisyen S.P. Korolev ve katı yakıtlı roketler alanında tanınmış bilim adamı Yu.A. Pobedonostsev yer alıyor. Moskova Devlet Teknik Üniversitesi mezununun rehberliğinde. TsKB-7 (KB Arsenal) P. A. Tyurin'in baş tasarımcısı N. E. Bauman, 1960'ların başında, 8K96 orta menzilli füzeye sahip ilk mobil füze sistemi RT-15 tasarlandı, savaş görevinde olan kıtalararası balistik füze 8K98P , 1971–1994'te Stratejik Füze Kuvvetlerinde geliştirildi (Şekil 1).

Pirinç. 1. Katı yakıtla çalışan ilk yerli kıtalararası balistik füze 8K98P'nin %90'ı kompozitlerden (motorlar, savaş başlığı, karışık yakıtlar) oluşuyor. Roket MVTU mezunlarının rehberliğinde oluşturuldu. N. E. Bauman - S. P. Korolev ve P. A. Tyurin. OAO Motovilikhinskiye Zavody Müzesi, Perm

MIT B. N. Lagutin ve Yu. S. Solomonov'un genel tasarımcıları RT-2PM "Topol" ve RT-2PM2 "Topol-M" modern füze sistemlerinin oluşturulmasına olağanüstü bir katkı yaptı. Son yıllarda Yars ve R-30 Bulava komplekslerinin en yeni kıtalararası balistik füzeleri MIT'de oluşturuldu.

Temp-2S, Pioneer, Topol ve diğer mobil füze sistemlerinin ayrılmaz bir parçası, CM'den yapılmış taşıma ve fırlatma konteynerleri haline geldi (Şekil 2). Roket motoru kasalarının ve taşıma-fırlatma konteynerlerinin kompozit kabuklarının sarılmasına yönelik teknolojilerin araştırılmasında ve uygulanmasında, Moskova Devlet Teknik Üniversitesi mezununun rolü. N. E. Bauman baş tasarımcısı ve TsNIISM'in yöneticisi, ilgili üye. RAS V. D. Protasov, meslektaşları ve takipçileri V. I. Smyslov, V. A. Barynin, A. A. Kulkov, A. B. Mitkevich ve diğerleri.

Pirinç. 2. 15Zh55 roketli mobil kara füze sistemi "Topol-M": roket ve taşıma ve fırlatma konteyneri kompozitlerden yapılmıştır

V.I. Feodosyev ve E.A. gibi bir dizi önde gelen bilim adamı ve eğitimcinin geniş görüşleri sayesinde. N. E. Bauman'ın M-1 (şimdi SM-1) ve M-8 (şimdi SM-12) departmanlarında kompozit yapıların tasarımı, üretimi ve test edilmesinin özelliklerini yansıtan eğitim kursları verildi. 1986 yılında, SSCB Genel Makine Mühendisliği Bakanlığı Koleji, Moskova Yüksek Teknik Okulu'nda yeni bir "Kompozit malzemelerden ürünlerin tasarımı ve üretimi" uzmanlığının açılmasının uygunluğuna karar verdi. Bir değil üç öğrenci grubunun aynı anda işe alınması düzenlendi. Moskova Bölgesi, Dmitrovsky Bölgesi, Orevo köyündeki Eğitim ve Deney Merkezinde (şimdi N.E. Bauman Moskova Devlet Teknik Üniversitesi'nin Dmitrovsky şubesi) modern bir test üssünün oluşturulmasına büyük önem verildi.

A. K. Dobrovolsky, S. S. Lenkov, I. M. Bulanov, M. A. Komkov, V. M. Kuznetsov, G. E. Nekhoroshikh, V. A. Shishatsky, teknoloji alanında yeni bir yönün meraklıları oldu. Öğrenciler, N. A. Alfutov, P. A. Zinoviev, B. G. Popov, V. I. Usyukin'in rehberliğinde kompozit yapıların mukavemetini hesaplama yöntemlerinde uzmanlaştılar. Kompozit yapıların termal ve ısıl mukavemet hesaplamalarının özellikleri V. S. Zarubin, V. N. Eliseev, S. V. Reznik'in derslerinde ele alınmıştır. G. B. Sinyarev'in öncülüğünde, birçok hükmü Orevo köyündeki yeni test tezgahlarında yapılan deneylerin sonuçlarına dayanan kompozit yapıların termal test teorisi geliştirildi.

giriiş

Modern roket ve uzay teknolojisi, polimer kompozit malzemeler olmadan düşünülemez. Uzay araştırma araçları geliştirilirken, uzay uçuşlarının yüklerine (yüksek sıcaklıklar ve basınçlar, fırlatma aşamasındaki titreşim yükleri, uzayın düşük sıcaklıkları, derin vakum, radyasyona maruz kalma, mikropartiküllere maruz kalma vb.) dayanması gereken yeni malzemeler gereklidir. , buna sahip olmak oldukça düşük bir ağırlıktır. Kompozit malzemeler tüm bu gereksinimleri karşılamaktadır. Kompozit malzemeler, yüksek sıcaklıklarda çalışan hafif ve güçlü yapılar oluşturmayı mümkün kılan iyi ağırlıkları ve mekanik özellikleri nedeniyle uçak ve uzay mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kompozit malzeme kavramı ve roket biliminde uygulaması

Günümüzde kompozitler uçak ve roketçilikte en popüler ve yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Bu malzemelerin birçoğu, fiziksel özellikleri açısından en uygun olan metal (alüminyum ve titanyum) alaşımlarından daha hafif ve daha güçlüdür. Çoğu kompozitte (katmanlı olanlar hariç), bileşenler bir matrise (veya bağlayıcıya) ve bunun içinde bulunan takviye elemanlarına (veya dolgu maddelerine) bölünebilir. Yapısal amaçlı kompozitlerde, takviye elemanları genellikle malzemenin gerekli mekanik özelliklerini (mukavemet, sertlik vb.) Sağlar ve matris, takviye elemanlarının ortak çalışmasını sağlar ve bunları mekanik hasarlardan ve agresif kimyasal ortamlardan korur. Takviye elemanları ve matris birleştirildiğinde, yalnızca bileşenlerinin başlangıç ​​​​özelliklerini değil, aynı zamanda bireysel bileşenlerin sahip olmadığı yeni özellikleri de yansıtan bir dizi özelliğe sahip bir bileşim oluşur.

Kompozit malzemelerin kullanılması, bir ürünün (roket, uzay aracı) ağırlığının, yapı tipine bağlı olarak %10...50 oranında azaltılmasını ve buna bağlı olarak güvenilirliği artırırken yakıt tüketimini azaltmayı mümkün kılar. Plastik (polimer) tabanın cam, Kevlar veya karbon ipliklerle güçlendirildiği kompozit malzemeler de oluşturulmuştur. Kompozit malzemeler, yüksek sıcaklıklarda çalışan hafif ve güçlü yapılar oluşturmayı mümkün kılan iyi ağırlıkları ve mekanik özellikleri nedeniyle uçak ve uzay mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ağırlığın azaltılması, uzay aracı tasarımında en önemli önceliktir. İnce duvarlı kabuklar alanındaki birçok ilerleme, kökenlerini bu gereksinime borçludur. Bu tasarımın tipik örnekleri Atlas sıvı yakıtlı fırlatma aracı ve katı yakıtlı roket tasarımıdır. Atlas için özel bir süperşarjlı monokok kabuk oluşturuldu. Katı yakıtlı motora sahip bir roket, katı yakıt yükü formundaki bir mandrelin etrafına bir cam ipliğin sarılması ve yara tabakasının vulkanizasyondan sonra sertleşen özel bir reçine ile emprenye edilmesiyle elde edilir. Bu teknoloji ile hem uçağın taşıyıcı kabuğu hem de nozullu roket motoru aynı anda elde ediliyor. Modern kompozit malzemeler kullanılarak geri döndürülebilir uzay aracı, yüksek sıcaklıklarda buharlaşan ve yapıyı soğutan bir ısı koruyucu malzeme tabakasıyla kaplanmış konik bir kabuk ile tasarlandı.

Kompozit malzemelerin kullanımının bir başka çarpıcı örneği, Dünya atmosferinde hipersonik hızlarda (Mach 5 veya 6000 km/saatten fazla) uçabilen Shuttle yörüngesel uzay aracıdır. Aparatın kanatları çok direkli bir çerçeveye sahiptir; Alüminyum alaşımdan yapılmış, kanatlara benzeyen güçlendirilmiş monokok kokpit. Kargo bölümünün kapıları grafit-epoksi kompozit malzemeden yapılmıştır. Cihazın termal koruması, yüzeyin büyük ısı akışlarına maruz kalan kısımlarını kaplayan birkaç bin hafif seramik karo ile sağlanmaktadır.

Rus-Amerikan programına uygun olarak oluşturulan Alpha uzay istasyonu için birçok yapısal eleman kompozit malzemelerden yapılmıştır: yüksek mukavemetli kafes çubukları, güneş panelleri, basınçlı kaplar, "kuru" bölmeler, reflektörler vb.

Polimer kompozit malzemelerden yapılmış ve basınç altında çalışan hafif kaplar ve konteynerler roket ve uzay teknolojisinde başarıyla kullanılmaktadır. Pilotlar ve astronotlar için yakıt depoları, balonlar, roket motoru gövdeleri, basınç akümülatörleri, solunum silindirleri oluşturulmuş ve kullanılmaktadır. Organik ve cam elyafların kullanılması, yüksek ağırlık mükemmellik katsayısına sahip dayanıklı basınç silindirlerinin oluşturulmasını mümkün kılacaktır.

Şu anda karbon fiber takviyeli plastikler, yani havacılık ve roketçilikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon fiberlerle güçlendirilmiş polimerler.

Karbon fiberler ve kompozitleri koyu siyahlara mı sahip? özel elektrofiziksel özellikler (örneğin radar antenleri için) ve ayrıca ısı direnci ve termal iletkenlik gereksinimleri sağlayan, renk ve elektriği iyi iletir.

CFRP, roket burnu kaplamaları, maksimum aerodinamik yüklere maruz kalan yüksek hızlı uçak bileşenleri, roket motoru nozulları vb. yapmak için kullanılır. Ek olarak, grafitin katı bir yağlayıcı olması nedeniyle karbon fiber, yüksek hızlı uçaklar, uzay mekikleri ve yarış arabaları için fren balataları ve diskleri yapımında kullanılır. Karbon fiberden yapılmış anten yapılarının aynaları, uydular aracılığıyla iletişim sorunlarının çözümünde geniş uygulama alanı bulacaktır. 15 kg'a kadar kütle ile kullanımlarının en az 20 yıl hizmet ömrü ile 900 kgf'lik bir kopma yükü sağlayacağını dikkate almak önemlidir. Yük taşıyan yapı elemanlarında karbon fiberden yapılmış kompozit malzemeler (üç katmanlı), belirli çalışma koşulları altında tek katmanlı (monolitik) ile karşılaştırıldığında ve belirli bir eleman kütlesi için artan yükler şunları sağlayacaktır: yapısal elemanın kütlesinde bir azalma %40...50 ve sertliğinde %60...80 artış; güvenilirlikte %20...25 artış ve garanti süresinde %60...70 artış.